Çamur Arıtımı
Atıksu arıtma sistemi çamur, kum ve köpük tutma birimlerini de ihtiva eder. Arıtma işlemi sonunda çıkan çamur genellikle sıvı veya yarı katı formda olup kullanılan prosese ve işletmeye bağlı olarak %0.25-12 oranında katı içermektedir. Çıkan çamur hacimce büyük olup, işlenmesi ve bertarafı atıksu arıtma alanında oldukça karmaşık bir problem olarak karşımıza çıkmaktadır. Çamur probleminin karmaşık olmasının başlıca sebepleri,
1. Arıtılmamış atıksu içindeki önemli miktarlarda koku veren maddeler,
2. Biyolojik arıtmada oluşan ve uzaklaştırılması gereken çamurun, ham atıksu içerisindeki organik maddelerden farklı bir yapıda, bozunma ve kokuşma eğiliminde olması,
3. Çamurun sadece küçük bir kısmının katı madde, büyük bir kısmının ise sudan oluşması, bu yüzden büyük hacimler işgal etmesi, olarak özetlenebilir.
Arıtma tipine ve amacına göre, arıtma çamurlarının cinsleri farklılık gösterir.
Bunlar;
- Çökebilen katı maddelerin oluşturduğu ön çökeltim çamurları,
- Kimyasal arıtma ve koagülasyon sonucu oluşan kimyasal çamurlar,
- Biyolojik arıtma işlemleri sonucu oluşan biyolojik çamur,
- İçme suyu arıtma işlemleri sonucu oluşan inorganik çamurlar,
olarak sıralanabilir.
Atık bünyesinde kirleticileri üç grup altında toplamak mümkündür. Bunlar;
- Çökebilen katı maddeler,
- Askıda katı maddeler,
- Çözünmüş katı maddeler,
olarak ifade edilir.
Çamur arıtma metotları aşağıdaki tabloda özetlenmiştir.
| İşletme, proses ve arıtma metotları | Fonksiyonları |
| Birincil İşlemler | |
| Çamur öğütme | Boyut küçültme |
| Kum ayırma | Kum ayırma |
| Çamur karıştırma | Karıştırma |
| Çamur saklama | Depolama-saklama |
| Yoğunlaştırıcı | |
| Graviteli yoğunlaştırıcı | Hacim Azaltma |
| Flotasyonlu yoğunlaştırıcı | Hacim Azaltma |
| Santrifüjlü yoğunlaştırıcı | Hacim Azaltma |
| Bantlı yoğunlaştırıcı | Hacim Azaltma |
| Döner elekli yoğunlaştırıcı | Hacim Azaltma |
| Stabilizasyon | |
| Kireç stabilizasyonu | Stabilizasyon |
| Isıl işlem | Stabilizasyon |
| Havasız çürütme | Stabilizasyon, kütle azaltma |
| Havalı çürütme | Stabilizasyon, kütle azaltma |
| Kompostlaştırma | Stabilizasyon, ürün giderimi |
| Şartlandırma | |
| Kimyasal şartlandırma | Çamur şartlandırma |
| Termal (ısıl) | Çamur şartlandırma |
| Dezenfeksiyon | |
| Pastörizasyon | Dezenfeksiyon |
| Uzun-süreli saklama | Dezenfeksiyon |
| Susuzlaştırma | |
| Vakum filtre | Hacim azaltma |
| Santrifüj | Hacim azaltma |
| Bant filtre | Hacim azaltma |
| Pres filtre | Hacim azaltma |
| Çamur kurutma yatakları | Hacim azaltma |
| Çamur lagünleri | Saklama ve Hacim azaltma |
| Isıl kurutma | |
| Flaş kurutucu | Kütle ve hacim azaltma |
| Sprey kurutucu | Kütle ve hacim azaltma |
| Döner tamburlu kurutucu | Kütle ve hacim azaltma |
| Çok hücreli kurutucu | Kütle ve hacim azaltma |
| Çoklu etkili buharlaştırıcı | Kütle ve hacim azaltma |
| Termal Azaltma | |
| Çok hücreli yakıcı | Hacim azaltma, kaynak geri kazanımı |
| Akışkan yataklı yakıcı | Hacim azaltma |
| Katı atıklarla birlikte yakma | Hacim azaltma |
| Islak-hava oksidasyonu | Stabilizasyon, hacim azaltma |
| Derin şaft reaktörü | Stabilizasyon, hacim azaltma |
| Nihai bertaraf | |
| Arazide arıtma | Son uzaklaştırma |
| Dağıtım ve pazarlama | Faydalı kullanım |
| Kimyasal sabitleme | Faydalı kullanım, son uzaklaştırma |
| Düzenli depolama | Son uzaklaştırma |
| Lagünlerde biriktirme | Hacim azaltma,son uzaklaştırma |
Yoğunlaştırma (Thickening)
Yoğunlaştırmanın amacı, çamurun katı içeriğini arttırmak ve suyun bir kısmını uzaklaştırmaktır.
Bu amaçla katının tabana çöktürüldüğü çöktürme tankları veya kimyasal ilaveli veya ilavesiz santrifüjler kullanılabilir.
Çamur yoğunlaştırma sonucunda, katı içeriği %12’ye kadar arttırılabilir.
Yoğunlaştırma sonucunda çamurun hacmi azalarak hem sonraki arıtım basamaklarının hacminin azalması sağlanır, hem de çamurun tesis içinde pompa ile iletimi daha ucuza mal olur.
Susuzlaştırma
Çamur, filtrasyon ya da kurutma yatakları kullanılarak susuzlaştırılır. Filtrasyon, yoğunlaştırmadan çok daha etkili bir proses olup, biyolojik veya kimyasal olarak stabil hale gelmiş çamurun katı içeriğini daha fazla arttırmak ve suyunu almak için uygulanır.
Filtrasyonda, özel kumaş ya da filtrasyon membranları kullanılır. Bu amaçla çamura basınç uygulanarak küçük gözenek çapına sahip kumaş filtreden geçirilir.
Çamur, son işlem olarak yakılmadan veya toprağa gömülmeden önce susuzlaştırma işlemine tabi tutularak katı içeriği arttırılır.
Şartlandırıcı kimyasalların kullanılması durumunda, susuzlaştırma işleminden sonra çamurun katı içeriği çamur çeşidine ve filtrasyon moduna bağlı olarak %20- 40 arası olur.
Çamurdan ayrılan sud
a BOİ konsantrasyonu çok yüksek olup, bu su arıtma tesisinin başına tekrar gönderilerek arıtımı sağlanır.
Çamur susuzlaştırmada diğer bir yöntem ise, kurutma yataklarına sermektir. Çamur kurutma yataklarına serilen çamur 10-60 günlük bir bekleme süresi sonunda katı içeriği %40 civarında olur. Çamur kurutma yataklarının performansı hava sıcaklığından ve yağış durumundan önemli ölçüde etkilenir.
Çamur kuruduktan sonra mekanik olarak ya da manuel olarak kurutma yataklarından uzaklaştırılır.
Şartlandırma
Şartlandırma, çamurdan katıların daha iyi ayrılması için uygulanan yöntemlerin genel adıdır. Şartlandırma genellikle, kimyasal ilavesi veya ısı müdahalesi ile gerçekleştirilir.
Kimyasal arıtım, şartlandırıcıların ilavesi ile çamurun filtre edilebilirliliğinin arttırılması amacıyla yapılır. Bu amaç için kullanılan
kimyasallar inorganik tuzlar (alüm, FeCI2, FeCI3 veya kireç) veya polielektrolit denen sentetik organik polimerlerdir.
Çamur ayrıca basınç (1000-2000 kPa) altında yüksek sıcaklıklarda (175-230 °C) ısı ile şartlandırılabilir. Bu işlem sonrasında da çamurun filtre edilebilirliği artar.
Stabilizasyon
Stabilizasyonun amacı; çamur hacmini azaltmak, kokusunu gidermek, çamurun organik içeriğini azaltmak ve çamuru halk sağlığı açısından daha emniyetli bir hale getirmek olarak sıralanabilir.
Çamur stabilizasyonu için çeşitli yöntemler kullanılabilir;
- Anaerobik çürütme
- Aerobik çürütme
- Kompostlaştırma
- Kireç stabilizasyonu
- Isı ile müdahale
Anaerobik çürütme
Çamurun anaerobik şartlar altında, genellikle mezofilik şartlarda arıtımıdır.
Çamur içerisinde bulunan organiklerin ve bakterilerin çürümesiyle
CO2 ve CH4 gazı oluşur. Oluşan metan gazı ısı veya elektrik elde etmek amacıyla kullanılabilir.
Aerobik çürütme
Aerobik çürütme çamurun üstü açık 3-6 m derinliğinde bir tankta hava veya oksijen verilmesini içerir.
Kötü kokuların oluşumunun engellenmesi için oksijen konsantrasyonunun en az 1 mg/L civarında olması gerekmektedir.
Çürütücüde çamur bekletme zamanı 12-60 gün arasında değişir. Mikroorganizmalar aerobik ortamda organikleri parçalayarak MLVSS (Tam karışımlı sıvıdaki askıdaki uçucu katı madde) konsantrasyonunun %40-50 azalması sağlanır.
Organik maddelerin tüketilmesiyle beraber, mikroorganizmalar, içsel solunum fazına girerler. Tankta ayrıca nitrifikasyon da meydana gelerek, NH4+ NO3-‘ a dönüşür.
Sonuç olarak çamur katı içeriğinde azalma meydana gelir.
Stabilize olmuş çamur çökelmeye bırakılır ve üst duru suyu yüksek miktarda organik ve inorganik madde içerdiğinden arıtma tesisinin başına tekrar gönderilir. Stabilize olmuş çamurun üst duru suyunda genellikle
BOİ = 100-500 mg/L, Nitrat = 200-500 mg/L, toplam P = 50 – 200 mg/L’dir.
Aerobik çürütmede önemli bir buluş
“kendi kendini ısıtan termofilik aerobik çürütme” (autoheated thermophilic aerobic digestion) prosesidir. Bu proseste çamur mikroorganizmalarının organik maddeleri parçalamasından dolayı oluşan serbest enerjiden dolayı ısı üretir. Organik maddelerin oksidasyonu sonucu oluşan enerjinin büyük kısmı ısı olarak serbest bırakılır. Birincil ve ikincil çamurların çürütülmesinden dolayı oluşan ısı enerjisi yaklaşık 25kcal/L’dir.
Biyolojik oksidasyonla üretilen ısının büyük bir kısmı çamur havalandırılması sırasında kaybedilir. Dolayısıyla
“autoheating” (kendi kendini ısıtma) gerçekleşebilmesi için; sistemde yeterli miktarda kolay parçalanabilir organik olmalı, biyoreaktorün iyi bir şekilde izole edilmiş olması ve oksijen transfer veriminin en az %10’a çıkarılması gereklidir.
Aerobik çürütmenin avantajları; düşük kurulum maliyeti, kolay işletim ve kokusuz stabilize olmuş çamur üretimidir. Dezavantajları ise; oksijen sağlamak için yüksek enerji maliyeti, üretilen çamurun düşük susuzlaştırma kapasitesi ve sistem performansının ilklim ve hava durumuna bağlı olması.